KR102089584B1 - 유리기판 레이저 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 맞닿은 한 쌍의 유리기판을 밀착시킨 상태로 한 쌍의 유리기판 사이의 계면에 레이저빔을 조사하여 용접하는 유리기판 용접장치 및 이의 용접방법에 관한 것이다.
본 발명은 상부가 개방된 상태로 내부공간이 마련되고, 상기 내부공간에 한 쌍의 유리기판이 배치되는 챔버; 상기 챔버의 개방된 내부공간을 덮어 밀폐된 내부공간을 형성하기 위하여 상기 챔버의 상측에 배치되고, 밀폐된 챔버의 내부공간에 진공이 형성되면 외부와 상기 내부공간의 압력차에 의해 상기 한 쌍의 유리기판의 상면을 가압하는 가압부재; 상기 챔버와 상기 가압부재 사이를 밀폐하기 위하여 상기 챔버의 테두리와 상기 가압부재 사이에 배치되고, 상기 가압부재의 작동에 따라 탄성적으로 신축되는 탄성부재; 및 상기 내부공간과 연결되도록 설치되고, 상기 내부공간의 공기가 외부로 배출되는 포트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 레이저 용접장치를 제공한다.

Description

유리기판 레이저 용접장치{LASER WELDING APPARATUS FOR GLASS SUBSTRATE}

본 발명은 유리기판 레이저 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 맞닿은 한 쌍의 유리기판을 밀착시킨 상태로 한 쌍의 유리기판 사이의 계면에 레이저빔을 조사하여 용접하는 유리기판 용접장치에 관한 것이다.

QD(Quantum-Dot) LED, 유기 Display, 유기 태양전지, 유기 battery, 유기 반도체 등은 각종 소자들이 실장되는 유기층들 및 접촉을 위한 금속층들의 패키지로 이루어지며, 이들은 서로 맞대어지는 한 쌍의 유리기판 사이에 배치된다.

한 쌍의 유리기판 사이에는 내부공간이 형성되어 있으며, 이러한 내부공간에 소자들을 배치한 후 한 쌍의 유리기판이 접하고 있는 가장자리부를 결합하여 유리기판 내부를 외부로부터 밀봉한다.

이러한 밀봉 과정이 없으면 한 쌍의 유리기판내부에 배치된 소자들이 산소 및 증기에 의해 부식되어 소자의 기능상 장애를 초래할 수 있다. 한 쌍의 유리기판 내부를 밀봉하는 과정에서 접착제를 이용할 수 있으나, 접착제는 습기에 취약하다는 문제가 있다.

이러한 접착제에 의한 밀봉의 문제점을 개선하기 위하여, 한 쌍의 유리기판 사이의 계면에 레이저빔을 조사하여 한 쌍의 유리기판을 직접 레이저 용접함으로써, 한 쌍의 유리기판 내부를 효과적으로 밀봉할 수 있다. 펨토 내지 피코초 범위의 짧은 펄스 레이저를 이용할 경우 용접되는 부분에 지나치게 높은 응력이 전개되지 않으면서 크랙 형성을 방지할 수 있고, 한 쌍의 유리기판 사이의 계면에서 위아래 기판이 동시에 용융되면서 성공적으로 접합시킬 수 있다.

한편, 면적은 넓고 두께는 얇은 유리기판의 특성상 제조 및 이송 과정에서 뒤틀리거나 휘어질 수 있는데, 이럴 경우, 두 장의 유리기판을 서로 맞대었을 때, 유리기판의 전면이 서로 완전하게 밀착되지 못하게 된다. 즉, 두 장의 유리기판 중 어느 하나라도 뒤틀리거나 휘어져 있으면, 서로 맞대지는 유리기판의 계면 사이가 들떠 틈이 발생하게 된다.

이 상태에서는 레이저 용접이 제한되므로, 이에 대한 해결방안이 요구된다.

한국공개특허공보 제10-2013-0094308호(2013.08.23. 공개, 발명의 명칭 : 유리 땜납 없이 극초단 펄스 레이저에 의한 유리 하우징 컴포넌트들의 직접 용접에 의한 광전자 반도체 엘리먼트 및 연관된 생산 방법)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 진공에 의해 이동되는 가압부재를 이용하여 한 쌍의 유리기판을 밀착시킴으로써, 한 쌍의 유리기판의 용접 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 유리기판 레이저 용접장치를 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접장치는 한 쌍의 유리기판 사이의 계면에 레이저빔을 조사하여 한 쌍의 유리기판을 용접하는 유리기판 레이저 용접장치에 있어서, 상부가 개방된 상태로 내부공간이 마련되고, 상기 내부공간에 한 쌍의 유리기판이 배치되는 챔버; 상기 챔버의 개방된 내부공간을 덮어 밀폐된 내부공간을 형성하기 위하여 상기 챔버의 상측에 배치되고, 밀폐된 챔버의 내부공간에 진공이 형성되면 외부와 상기 내부공간의 압력차에 의해 상기 한 쌍의 유리기판의 상면을 가압하는 가압부재; 상기 챔버와 상기 가압부재 사이를 밀폐하기 위하여 상기 챔버의 테두리와 상기 가압부재 사이에 배치되고, 상기 가압부재의 작동에 따라 탄성적으로 신축되는 탄성부재; 및 상기 내부공간과 연결되도록 설치되고, 상기 내부공간의 공기가 외부로 배출되는 포트부;를 포함한다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접장치에 있어서, 상기 탄성부재는 독립기포가 마련된 이피디엠 스폰지(EPDM SPONGE)가 사용되고, 상기 가압부재는 광투과성 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접장치에 있어서, 진공펌프와 불활성가스 공급원 중 선택된 하나를 상기 포트부와 연결시키는 제어부;를 더 포함하고, 상기 포트부는 제1포트와 제2포트를 포함하며, 상기 제어부에 의해 상기 진공펌프와 상기 포트부가 연결될 경우 상기 제1포트 및 상기 제2포트를 통해 상기 내부공간의 공기가 외부로 배출되고, 상기 제어부에 의해 상기 불활성가스 공급원과 상기 포트부가 연결될 경우 상기 제1포트를 통해 외부로부터 상기 내부공간으로 불활성가스가 공급되고 상기 제2포트를 통해 상기 내부공간으로부터 외부로 불활성가스가 배출되는 것을 특징을 한다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접장치에 있어서, 상기 한 쌍의 유리기판은 상부 유리기판과 하부 유리기판을 포함하고, 상기 하부 유리기판의 하면의 손상을 방지하기 위하여, 상기 챔버의 바닥면과 상기 하부 유리기판의 하면 사이에 배치되어 상기 한 쌍의 유리기판을 통과한 상기 레이저빔이 투과되는 광투과부재;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접장치에 있어서, 상기 광투과부재를 상기 챔버의 바닥면에 고정시키기 위하여, 상기 챔버의 바닥면과 상기 광투과부재의 하면 사이에 진공을 형성하는 진공형성수단을 더 포함하고, 상기 진공형성수단은,

외부와 상기 챔버의 바닥면 사이에 형성된 진공라인; 및 상기 진공라인과 연결되도록 설치되고, 상기 진공라인을 통해 상기 챔버의 바닥면과 상기 광투과부재의 하면 사이의 공기가 외부로 배출되는 제3포트;를 포함할 수 있다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접방법은 앞서 기재된 유리기판 레이저 용접장치를 이용한 유리기판 레이저 용접방법에 있어서, 상부가 개방된 챔버의 내부공간에 상기 한 쌍의 유리기판을 배치하는 유리기판 배치단계; 상기 챔버의 테두리에 탄성부재를 배치하는 탄성부재 배치단계; 개방된 내부공간을 밀폐시키기 위하여, 상기 탄성부재의 상측에 상기 가압부재를 배치하는 가압부재 배치단계; 상기 내부공간에 진공을 형성하여, 외부와 상기 내부공간의 압력차에 의해 상기 가압부재가 상기 탄성부재를 가압하면서 상기 한 쌍의 유리기판의 상면을 가압하여 상기 한 쌍의 유리기판을 밀착시키는 유리기판 가압단계; 및 상기 유리기판 가압단계에서 밀착된 한 쌍의 유리기판 사이의 계면으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사단계;를 포함한다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접방법에 있어서, 상기 유리기판 배치단계 전에, 상기 챔버의 바닥면에 광투과부재를 배치하는 광투과부재 배치단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접방법에 있어서, 상기 유리기판 가압단계 전에, 상기 내부공간에 존재하는 불순물을 제거하기 위하여, 상기 내부공간으로 불활성가스를 공급하는 불활성가스 공급단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 따른 유리기판 레이저 용접방법에 있어서, 상기 유리기판 가압단계에서, 상기 챔버의 바닥면과 상기 광투과부재의 하면 사이에 진공을 형성하는 과정이 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유리기판 레이저 용접장치에 따르면, 진공에 의해 이동되는 가압부재를 이용하여 한 쌍의 유리기판을 밀착시킴으로써, 한 쌍의 유리기판의 용접 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법에 따르면, 탄성부재에 의해 챔버와 가압부재 사이를 밀폐시킴으로써, 챔버와 가압부재 사이로 공기가 유동되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법에 따르면, 한 쌍의 유리기판 하면에 광투과부재가 구비되어 한 쌍의 유리기판을 통과한 레이저빔을 투과되도록 함으로써, 하부 유리기판이 손상되는 것을 방지하라 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법에 따르면, 진공형성수단에 의해 광투과부재가 이동되는 것을 방지함으로써, 안정적으로 용접과정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에서 챔버로부터 가압부재 및 탄성부재를 분해한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부재가 작동되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광투과부재의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이이고, 도 2는 도 1에서 챔버로부터 가압부재 및 탄성부재를 분해한 분해사시도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압부재가 작동되는 과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광투과부재의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접장치는 서로 맞닿은 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)에 레이저빔(L)을 조사하여 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 용접하는 것으로서, 베이스 프레임(100)과, 챔버(200)와, 가압부재(300)와, 탄성부재(400)와, 포트부(500)와, 제어부(미도시)와, 광투과부재(600) 및 진공형성수단(700)을 포함한다.

먼저, 용접대상물인 한 쌍의 유리기판(1a,1b)에 대해 간략히 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 유리기판(1a,1b)은 상부 유리기판(1a)과 하부 유리기판(1b)을 포함할 수 있다.

이때, 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이에는 내부공간(1d)이 형성될 수 있다. 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 중앙부에는 내부공간(1d)이 형성되고, 한 쌍의 유리기판(1a, 1b) 사이의 가장자리부는 서로 접촉되면서 계면(1c)을 형성할 수 있다.

한 쌍의 유리기판(1a,1b) 중 상측 유리기판(1a)은 평평한 플레이트 형상으로 형성되고, 하측 유리기판(1b)에는 오목한 함몰부가 형성되어, 상측 유리기판(1a)과 하측 유리기판(1b)의 결합 시 그 사이에 내부공간(1d)이 형성될 수 있다.

한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이에 형성된 내부공간(1d)에는 유기발광소자 등이 수용될 수 있는데, 내부공간(1d)에 수용될 수 있는 물질로는 이에 한정되지 않고, 제품의 용도에 따라 다양한 물질이 수용 가능하다.

상기 베이스 프레임(100)은 플레이트 형상으로 형성되어 후술할 챔버(200)의 하부챔버(210)가 설치될 수 있다.

상기 챔버(200)는 상부가 개방된 상태로 내부공간(201)을 형성하고, 내부공간(201)에 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 배치될 수 있고, 이러한 챔버(200)는 하부챔버(210)와 상부챔버(220)를 포함할 수 있다.

상기 하부챔버(210)는 일정 두께를 가진 플레이트 형상으로 형성되어 베이스 프레임(100) 상에 설치될 수 있다.

상기 상부챔버(220)는 사각틀 형상으로 형성되어 하부챔버(210)의 상면에 설치될 수 있다. 이때, 사각틀 형상의 상부챔버(220)가 하부챔버(210)에 설치됨에 따라 챔버(200)에 상부가 개방된 내부공간(201)이 형성되고, 개방된 내부공간(201) 상에 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 배치되는 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 가압부재(300)는 상기 챔버(200)의 상측에 배치될 수 있으며, 챔버(200)의 개방된 내부공간(201)을 덮어 내부공간(201)을 밀폐시킨다.

이때, 가압부재(300)는 밀폐된 챔버(200)의 내부공간(201)에 진공이 형성되면, 외부와 내부공간(201)의 압력차에 의해 한 쌍의 유리기판(1a,1b)의 상면을 가압하여, 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 밀착될 수 있도록 한다.

이러한 가압부재(300)는 광투과성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 용접을 위해 레이저빔(L)이 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)으로 조사되는 과정에서, 레이저빔(L)이 가압부재(300)를 투과해서 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)으로 조사될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 탄성부재(400)는 챔버(200)의 테두리(202)와 가압부재(300) 사이에 배치되어, 챔버(200)와 가압부재(300) 사이를 밀폐한다.

이때, 탄성부재(400)는 가압부재(300)의 작동에 따라 탄성적으로 신축될 수 있다.

이러한 탄성부재(400)는 다공성 재질로 형성될 수 있으며, 일예로 독립기공이 마련된 이피디엠 스폰지(EPDM SPONGE)가 사용될 수 있다.

이때, 이피디엠 스폰지는 EPDM 고무를 낮은 밀도로 하여 스폰지 구조로 만든 것으로, 밀폐력이 뛰어나는 것과 동시에 신축성과 충격 흡수성이 뛰어나다.

한편, 탄성부재(400)로는 신축성을 가지면서 챔버(200)와 가압부재(300) 사이의 공간을 밀폐시킬 수 있는 재질이라면 어떠한 재질로 형성되어도 무방하다.

더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 탄성부재(400)는 상부챔버(220)와 유사하게 사각틀 형상으로 형성되어 상부챔버(220)의 상측 테두리(202)와 가압부재(300) 사이에 배치되고, 내부에 마련된 중공부(301)에 의해 내부공간(201)과 탄성부재(400)가 연통된 상태를 이룰 수 있다.

이때, 탄성부재(400)는 내부공간(201)에 진공이 형성되어 외부와 내부공간(201)의 압력차에 의해 가압부재(300)가 상부 유리기판(1a)의 상면 측으로 이동되면 가압부재(300)가 이동되면 가압부재(300)의 가압력에 의해 신축되고, 내부공간(201)에 진공이 해제되면 탄성부재(400)의 복원력에 의해 가압부재(300)를 초기위치로 복귀시키게 된다.

상기 포트부(500)는 내부공간(201)과 연결되도록 설치되고, 내부공간(201)의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 한다. 이러한 포트부(500)는 제1포트(510)와 제2포트(520)를 포함할 수 있다.

상기 제1포트(510)는 진공펌프(미도시)의 작동에 의해 내부공간(201)의 공기가 배출되도록 하거나, 불활성가스 공급원(미도시)을 통해 불활성가스가 공급되도록 선택적으로 사용될 수 있다.

상기 제2포트(520)는 진공펌프의 작동에 의해 내부공간(201)의 공기가 배출되도록 하거나 제1포트(510)를 통해 내부공간(201)으로 공급된 불활성가스가 배출되도록 선택적으로 사용될 수 있다.

즉, 제1 포트를 통해 내부공간(201)으로 불활성가스를 공급하게 되면, 불활성가스가 내부공간(201)에 존재하는 산소 등과 같은 불순물과 함께 유동되어 제2 포트를 통해 배출됨에 따라, 내부공간(201)에 존재하는 불순물을 제거할 수 있게 된다.

이에 따라, 내부공간(201)에는 산소 등의 불순물이 존재하지 않기 때문에 용접과정에서 폭발위험성 및 용접부위가 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 불활성가스는 질소(N2)와 아르곤(Ar) 등이 사용될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 상기 제어부는 진공펌프와 불활성가스 공급원 중 선택된 하나를 포트부(500)와 연결되도록 제어한다.

즉, 제어부에 의해 진공펌프와 포트부(500)가 연결될 경우, 제1포트(510) 및 제2포트(520)를 통해 내부공간(201)의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하여 내부공간(201)에 진공이 형성될 수 있도록 한다.

또한, 제어부에 의해 불활성가스 공급원과 포트부(500)가 연결될 경우, 제1포트(510)를 통해 외부로부터 내부공간(201)으로 불활성가스가 공급되고 제2포트(520)를 통해 내부공간(201)으로부터 외부로 불활성가스가 배출될 수 있도록 한다.

한편, 제어부는 진공펌프를 제어하여 내부공간(201)에 형성되는 진공압을 조절할 수 있다.

즉, 제어부를 통해 진공펌프를 제어하여 내부공간(201)의 진공압을 조절하게 되면, 외부의 압력과 내부공간(201)의 압력차를 조절할 수 있게 된다.

이에 따라, 외부와 내부공간(201)의 압력차에 의해 작동되는 가압부재(300)의 이동범위를 조절할 수 있게 되어, 결과적으로 가압부재(300)에 의해 가압되는 상부 유리기판(1b)의 가압력을 조절할 수 있게 된다.

일예로, 유리기판은 일반적으로 면적이 넓고 두께가 얇다. 이에 따라, 유리기판이 쉽게 뒤틀리거나 휘어질 수 있게 된다. 또한, 한 쌍의 유리기판(1a,1b)의 전체 면에 걸쳐 두께를 일정하게 제작하기는 어렵다. 이럴 경우, 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 서로 맞대었을 때, 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 전체 면이 서로 완전하게 밀착되지 못한다. 즉, 서로 맞대지는 유리기판의 계면(1c) 사이가 들떠 틈이 발생하게 된다.

이렇게 되면, 레이저빔(L)이 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 틈에 초점을 형성하므로 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 제대로 용융되지 않게 되어 용접이 비정상적으로 이루어지거나 아예 불가능하게 된다.

특히, 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이에 틈이 형성되면, 한 쌍의 유리기판(1a,1b)에 두 매질이 존재하게 된다. 매질 중 하나는 유리이고 다른 하나는 공기이다. 레이저빔(L)이 이러한 매질을 통과하면서 매질 사이의 굴절률에 차이에 의해 레이저빔(L)이 프리즘과 같이 서로 다르게 굴절하면서 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)에 정확히 초점을 맺지 못하게 된다.

결국, 레이저 용접이 제대로 이루어지지 못하고, 이로 인해 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 내부공간이 완전하게 밀봉되지 못한다. 이 내부공간에 실장되는 소자 등이 산소 및 증기에 의해 부식될 수밖에 없고, 이러한 소자들로 만들어지는 QD(Quantum-Dot) LED, 유기 Display, 유기 태양전지, 유기 battery, 유기 반도체 등과 같은 각종 전자제품들의 품질 저하와 수명 단축을 초래하게 된다.

이와는 달리, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 내부공간(201)에 진공을 형성하면 외부와 내부공간(201)의 압력차에 의해 가압부재(300)가 하강되고, 가압부재(300)의 하면이 상부 유리기판을 가압하여 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이를 밀착시킨다.

즉, 가압부재(300)의 하면이 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 직접 눌러 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 마치 하나의 유리기판인 것처럼 완전히 밀착시킨다.

이에 따라, 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 틈이 없어지고 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 차지하는 공간이 하나의 매질만으로 구성되므로, 상술한 기존의 문제점들을 모두 해소할 수 있게 된다.

상기 광투과부재(600)는 챔버(200)의 바닥면과 하부 유리기판(1b)의 하면 사이에 배치되어 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 통과한 레이저빔(L)이 투과될 수 있도록 하여, 하부 유리기판(1b)의 하면이 손상되는 것을 방지한다. 이러한 광투과부재(600)는 광투과율이 좋은 석영 재질로 형성될 수 있다.

일예로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 챔버(200)의 바닥면에 한 쌍의 유리기판(1a,1b)이 배치된 상태에서는 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)으로 조사되는 레이저빔(L)이 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 통과할 수 있다. 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 통과한 레이저빔(L)은 챔버(200)의 바닥면에 막혀 챔버(200)의 바닥면과 하부 유리기판(1b) 사이로 전파되어 하부 유리기판(1b)을 손상시키게 된다.

반대로, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 챔버(200)의 바닥면과 하부 유리기판(1b)의 하면 사이에 광투과부재(600)가 배치된 상태에서는 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)으로 조사되는 레이저빔(L)이 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 통과한 다음, 광투과부재(600)를 투과하게 된다.

이에 따라, 광투과부재(600)의 상면과 하부 유리기판(1b) 사이로 레이저빔(L)이 전파되는 것을 방지하여 하부 유리기판(1b)의 손상을 방지할 수 있다.

다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 진공형성수단(700)은 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이에 진공을 형성하여, 광투과부재(600)를 챔버(200)의 바닥면에 고정시킨다. 이러한 진공형성수단(700)은 진공라인(710) 및 제3포트(720)를 포함한다.

상기 진공라인(710)은 외부와 챔버(200)의 바닥면 사이에 형성될 수 있다. 이러한 진공라인(710)은 제1진공라인(711) 및 제2진공라인(712)을 포함할 수 있다.

상기 제1진공라인(711)은 외부와 연통된 상태로 챔버(200)의 바닥면측 내부에 챔버(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있으며, 도 3에서는 하나의 제1진공라인(711)이 형성된 것으로 보이지만 복수의 제1진공라인(711)이 형성될 수 있다.

상기 제2진공라인(712)은 제1진공라인(711)과 연결되도록 형성되되, 상기 제1진공라인(711)에 대해 수직한 방향으로 형성되어 상기 챔버(200)의 내부공간(201)과 연통될 수 있다. 이때, 제2진공라인(712)은 복수개가 형성될 수 있으며, 챔버(200)의 크기 및 구조에 대한 제2진공라인(712)의 수를 조절하여 형성할 수 있다.

즉, 제2진공라인(712)이 일측이 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600) 사이에 노출되도록 형성되어 후술할 제3포트(720)를 통해 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이의 공기가 외부로 배출되도록 하여 진공이 형성될 수 있도록 한다.

상기 제3포트(720)는 진공라인(710)과 연결되도록 설치되고, 진공라인(710)을 통해 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 한다.

이때, 제3포트(720)와 연결되는 진공라인(710)은 제1진공라인(711)이며, 제1진공라인(711)과 연결된 제2진공라인(712)을 통해 광투과부재(600)의 하면 사이의 공기가 외부로 배출되도록 함으로써, 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이에 진공을 형성할 수 있게 된다.

즉, 진공형성수단(700)에 의해 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이에 진공을 형성함에 따라, 광투과부재(600)가 챔버(200)의 바닥면에서 이동되지 않도록 고정시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 내부공간(201) 상에서 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 용접과정을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접방법에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 레이저 용접방법은 서로 맞닿은 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)에 레이저빔(L)을 조사하여 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 용접하는 방법인 것으로서, 광투과부재 배치단계와, 유리기판 배치단계와, 가압부재 배치단계와, 유리기판 가압단계 및 레이저빔 조사단계를 포함한다.

도 5의 (a)를 참조하면, 상기 광투과부재 배치단계에서는 챔버(200)의 바닥면에 광투과부재(600)를 배치하는 과정이 수행된다.

즉, 광투과부재(600)를 배치함에 따라, 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)으로 조사되는 레이저빔(L)이 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 통과하여 광투과부재(600)로 투과되도록 함으로써, 하부 유리기판(1b)의 손상을 방지할 수 있다.

도 5의 (b)를 참조하면, 상기 유리기판 배치단계에서는 상부가 개방된 챔버(200)의 내부공간(201)에 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 배치하는 과정이 수행된다.

이때, 한 쌍의 유리기판(1a,1b)은 광투과부재(600)의 상면에 배치된다.

도 5의 (c)를 참조하면, 탄성부재 배치단계에서는 챔버(200)의 테두리(202)에 탄성부재(400)를 배치하는 과정이 수행된다.

이때, 탄성부재(400)는 후술할 가압부재 배치단계에서 배치되는 가압부재(300)와 챔버(200) 사이를 밀폐하는 것과 동시에 가압부재(300)가 작동되면(챔버의 내부공간에 진공이 형성된 상태) 가압부재(300)에 의해 탄성적으로 신축되었다가 가압부재(300)의 작동이 멈추면(챔버의 내부공간에 진공이 해제된 상태) 탄성복원력에 의해 가압부재(300)를 초기위치로 복귀시킨다.

도 5의 (d)를 참조하면, 가압부재 배치단계에서는 탄성부재(400)의 상측에 상기 가압부재를 배치하는 과정이 수행된다.

즉, 가압부재 배치단계에서는 탄성부재(400)의 상측에 가압부재(300)를 배치하여 개방된 내부공간(201)을 밀폐시킨다.

도 5의 (e)를 참조하면, 불활성가스 공급단계에서는 내부공간(201)으로 불활성가스를 공급하는 과정이 수행된다.

이때, 불활성가스 공급단계에서는 제어부에 의해 불활성가스 공급원이 제1포트(510)와 연결되도록 제어하여 불활성가스를 제1포트(510)를 통해 내부공간(201)으로 공급한다.

내부공간(201)으로 공급된 불활성가스는 내부공간(201)에 존재하는 불순물과 함께 제2포트(520)를 통해 외부로 배출됨으로써, 내부공간(201)에 존재하는 불순물이 제거된다.

도 5의 (f)를 참조하면, 유리기판 가압단계에서는 가압부재(300)가 한 쌍의 유리기판(1a,1b)의 상면을 가압하여 한 쌍의 유리기판(1a,1b)을 밀착시키는 과정이 수행된다.

유리기판 가압단계에서는 내부공간(201)에 진공을 형성하여, 외부와 내부공간(201)의 압력차에 의해 가압부재(300)가 탄성부재(400)를 가압하면서 한 쌍의 유리기판(1a,1b)의 상면을 가압한다.

유리기판 가압단계에서는 제어부에 의해 진공펌프가 제1포트(510) 및 제2포트(520)와 연결되도록 제어하여 제1포트(510) 및 제2포트(520)를 통해 내부공간(201)의 공기를 외부로 배출되도록 함으로써 내부공간(201)에 진공을 형성한다.

이러면, 외부와 내부공간(201)의 압력차에 의해 가압부재(300)가 한 쌍의 유리기판의 상면을 향해 이동되어 탄성부재(400)를 신축시키면서 한 쌍의 유리기판(1a,1b)의 상면을 가압하게 된다. 이에 따라, 한 쌍의 유리기판(1a,1b)은 밀착된 상태가 된다.

한편, 유리기판 가압단계에서는 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이에 진공을 형성하는 과정도 수행될 수 있다.

즉, 진공형성수단(700)을 이용하여 챔버(200)의 바닥면과 광투과부재(600)의 하면 사이에 진공을 형성하게 되면 챔버(200)의 바닥면에 대해 광투과부재(600)가 고정된 상태를 유지하게 된다.

도 5의 (g)를 참조하면, 레이저빔 조사단계는 유리기판 가압단계에서 밀착된 한 쌍의 유리기판(1a,1b) 사이의 계면(1c)으로 레이저빔(L)을 조사하는 과정이 수행된다.

이상 상술한 바와 같은 과정을 통하여 한쌍의 유리기판을 용접하여 밀봉시킬 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법, 진공에 의해 이동되는 가압부재를 이용하여 한 쌍의 유리기판을 밀착시킴으로써, 한 쌍의 유리기판의 용접 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법에 따르면, 탄성부재에 의해 챔버와 가압부재 사이를 밀폐시킴으로써, 챔버와 가압부재 사이로 공기가 유동되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법에 따르면, 한 쌍의 유리기판 하면에 광투과부재가 구비되어 한 쌍의 유리기판을 통과한 레이저빔을 투과되도록 함으로써, 하부 유리기판이 손상되는 것을 방지하라 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 유리기판 레이저 용접장치 및 이의 방법에 따르면, 진공형성수단에 의해 광투과부재가 이동되는 것을 방지함으로써, 안정적으로 용접과정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

1a: 상부유리기판 1b: 하부유리기판
1c: 계면 100: 베이스 프레임
200: 챔버 201: 내부공간
300: 가압부재 400: 탄성부재
500: 포트부 600: 광투과부재
700: 진공형성수단

Claims (9)

1. 한 쌍의 유리기판 사이의 계면에 레이저빔을 조사하여 상기 한 쌍의 유리기판을 용접하는 유리기판 레이저 용접장치에 있어서,
   상부가 개방된 상태로 내부공간이 마련되고, 상기 내부공간에 상기 한 쌍의 유리기판이 배치되는 챔버;
   상기 내부공간을 덮도록 상기 챔버의 상측에 배치되고, 상기 내부공간에 형성되는 진공압에 의한 외부와 상기 내부공간의 압력차로부터 상기 한 쌍의 유리기판의 상면을 가압하는 가압부재;
   상기 챔버의 테두리와 상기 가압부재 사이에 배치되고, 상기 가압부재의 가압 작동에 따라 탄성적으로 신축되면서 상기 챔버와 상기 가압부재 사이를 밀폐시키는 탄성부재;
   상기 내부공간과 연결되도록 설치되고, 상기 내부공간의 공기가 외부로 배출되는 포트부;
   상기 포트부와 연결하는 진공펌프;
   상기 챔버의 바닥면과 상기 한 쌍의 유리기판의 하면 사이에 배치되고, 상기 한 쌍의 유리기판을 통과한 상기 레이저빔이 투과되도록 하는 광투과부재;
   상기 챔버의 바닥면과 상기 광투과부재의 하면 사이에 형성되는 진공압에 의하여 상기 광투과부재가 상기 챔버의 바닥면에 고정되도록 하는 진공형성수단;
   상기 포트부와 연결되는 불활성가스 공급원; 및
   상기 진공펌프 및 상기 불활성가스 공급원을 상기 포트부에 선택적으로 연결시키는 제어부;를 포함하고,
   상기 포트부는,
   상기 진공펌프와 연결되어 상기 내부공간의 공기가 외부로 배출되거나, 상기 불활성가스 공급원과 연결되어 상기 내부공간으로 불활성가스가 공급되는 제1 포트; 및
   상기 진공펌프와 연결되어 상기 내부공간의 공기가 외부로 배출되거나, 상기 내부공간의 불활성가스가 외부로 배출되는 제2 포트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 레이저 용접장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는 독립기포가 마련된 이피디엠 스폰지(EPDM SPONGE)가 사용되고, 상기 가압부재는 광투과성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 유리기판 레이저 용접장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 진공형성수단은,
   외부와 상기 챔버의 바닥면 사이에 형성된 진공라인; 및
   상기 진공라인과 연결되도록 설치되고, 상기 진공라인을 통해 상기 챔버의 바닥면과 상기 광투과부재의 하면 사이의 공기가 외부로 배출되는 제3포트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판 레이저 용접장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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